夏菁 1,2,3江俊峰 1,2,3,*王双 1,2,3丁振扬 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所天津市光纤传感工程中心，天津 300072
研究了基于光纤缠绕薄壁圆筒的声增敏方法，基于33耦合器建立了声压灵敏度标定实验系统，实验探讨了薄壁圆筒的方向特性，实验研究了半径、壁厚尺寸参数对光纤声增敏的影响，实现的声压灵敏度达到1.338 rad/Pa（-117.47 dB re rad/μPa）。光纤缠绕薄壁圆筒接入所搭建的准分布式声传感系统进行实验，在20.06 km传感距离上，恢复的1 kHz正弦波形与施加波形误差不超过4.1%，比未增敏光纤环传感信噪比提高了21.03 dB，显示了薄壁圆筒声增敏的传感效果。该研究结果为高灵敏度的准分布式声传感的进一步发展提供了实验基础。
光纤光学与光通信 光纤传感器 分布式声传感 光纤光学 薄壁圆筒 相位 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706003
烟台大学光电信息科学技术学院, 山东 烟台 264005
单像素成像的图像复原依赖于单像素接收信号和调制光源的关联,包括计算鬼成像和压缩感知成像两种方案。其中,计算鬼成像利用光源和单像素信号之间的高阶强度关联函数复原图像,而压缩感知成像采用优化压缩感知算法复原图像。单像素成像实验采用的光源种类繁多,既包括热光、X射线、电子、中子、单光子源等物理光源,也包括由空间光调制器和数字微镜等系统调制的人工光源。这些光源遵从不同的统计概率分布,照明物体的光场强度可看作统计独立的连续或离散随机变量,也被称为参考信号。单像素信号是所有参考信号的线性组合,根据光源的统计性质确定了参考信号与单像素信号之间的联合统计概率分布。此外,还研究了参考信号概率分布函数对关联鬼成像图像质量的影响,为单像素成像提供了物理和统计理论基础。
图像处理 单像素成像 鬼成像 密度分布函数 可见度 信噪比 激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011018
王超 1,2,3张学智 1,2,3江俊峰 1,2,3刘琨 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3,*
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所, 天津 300072
针对水利枢纽高速气流的流速测量需求,提出了一种基于光纤法布里-珀罗(F-P)传感技术的湍流流速测量系统。该系统由风速测量探头和偏振低相干干涉解调单元组成,利用两支F-P传感器检测流场的压力和温度变化,以实现流速的计算。通过追踪单个条纹的峰位置和七步相移法,对低成本线阵CCD采集到的干涉信号进行高精度解调。在温度为20~40 ℃和压力为98~110 kPa的环境下对两支传感器进行标定,用于滞止压力测量的传感器的压力绝对误差小于0.018 kPa,用于流场温度测量的传感器的温度绝对误差小于0.08 ℃。利用该系统进行了速度为9.3~93 m/s的气流检测,流速绝对误差小于0.49 m/s。实验结果表明,该系统可以实现高速湍流的流速测量,成本低,有广泛的应用前景。
光纤光学 光纤传感器 法布里-珀罗 低相干干涉 相移干涉法 流体测量 光学学报
2020, 40(12): 1206005
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
针对现有的刀头磨损检测方法检测难度大、无法实时监测的缺点,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)阵列的刀具磨损检测新方法。在实验上搭建了多路光纤光栅磨损检测系统,通过对光纤光栅的定位和波分复用能力进行分析,得到了可应用于刀头磨损检测领域的嵌入式光学传感器,将4根栅区长度为3 mm的FBG阵列等间隔分立布置,并同时进行解调。利用该方法实现了对磨损长度的在线实时监测,磨损检测误差在0.23 mm以内。
光纤光学 光纤传感 光纤布拉格光栅阵列 磨损检测 实时 光学学报
2019, 39(12): 1206003
Xiaojun Fan 1,2,3Junfeng Jiang 1,2,3,*Xuezhi Zhang 1,2,3,**Kun Liu 1,2,3[ ... ]Tiegen Liu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Tianjin Optical Fiber Sensing Engineering Center, Institute of Optical Fiber Sensing of Tianjin University, Tianjin 300072, China
3 Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology, Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China
A weak fiber Bragg grating (WFBG) is an ideal quasi-distributed optical fiber sensor. Special attention should be paid to the spectrum and sensing performance of the WFBG at extreme temperatures due to its poor reflection intensity. In this Letter, the temperature characteristics of the WFBG from 252.75°C to 200.94°C are experimentally investigated. Five WFBGs with reflectivity from ～0.25% to ～10% are used in the experiments. The reflectivity variations and wavelength shifts at different temperatures are studied. Experimental results show that the WFBG can survive and work at extreme temperatures, but the performance is affected significantly. The reflectivity is affected significantly by both cryogenic temperature and high temperature. The temperature responses of Bragg wavelengths in the wide temperature range are also obtained.
060.3735 Fiber Bragg gratings 060.2370 Fiber optics sensors 230.1480 Bragg reflectors Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 120603
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Key Laboratory of Micro Opto-electro Mechanical System Technology, Institute of Optical Fiber Sensing of Tianjin University, Tianjin Optical Fiber Sensing Engineering Center, Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology (Tianjin University), Ministry of Education, Tianjin 300072, China
2 School of Computer and Information Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China
A flow measurement system consisting of an optical fiber Fabry–Perot (F-P) sensor and an elbow tube is proposed and demonstrated to realize flow measurements and eliminate thermal disturbance. Two F-P sensors are symmetrically mounted on the inner-wall surface of the elbow of 90° in order to eliminate the effect of thermal disturbance to the flow measurement accuracy. Experimental results show that the absolute phase difference is the square root of the fluid flow. It is consistent with the theoretical analysis, which proves that the flow measurement method can measure flow and eliminate the influence of thermal disturbance simultaneously.
060.2300 Fiber measurements 120.4530 Optical constants 120.2230 Fabry-Perot Chinese Optics Letters
2017, 15(4): 040601
为降低TDDI产品Lead Open型线不良发生率, 本文对Lead Open的发生机理进行了研究及改善验证。对TDDI产品生产数据进行了对比, 对Mo-Al-Mo结构的SD膜层进行研究, 根据以上结果确定改善方案并投入验证。首先, 明确了Lead Open发生率与Delay Time的关系。接着, 对SD膜层的微观结构进行了表征。然后, 根据膜层结构和不同金属的电化学特征, 建立了SD膜层电偶腐蚀模型。分析表明: Mo、Al两种金属间存在1.47 V的电极电位差, 具有很强的电偶腐蚀倾向性, 且表层 Mo中存在10 nm级别的贯穿性孔洞, 直径为0.4 nm的水分子可轻易渗入, 进而引发电偶腐蚀。表层 Mo厚度增加25%后, 其腐蚀速度较量产条件降低30%, Lead Open发生率降低1.4个百分点, 维持在0.1%的较低水平, 满足TDDI产品量产对该类不良发生率的要求。
电偶腐蚀 电化学 TDDI TDDI Lead Open Lead open Galvanic corrosion electrochemistry Mo-Al-Mo Mo-Al-Mo
天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤传感研究所光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
研究了面向海洋应用的光纤法布里-珀罗高压传感器，通过建立有限元数值模型对传感器满量程腔长变化量进行分析。数值仿真显示，有限元模型的满量程腔长变化量处于固支模型和简支模型之间，且随着法布里-珀罗腔半径的减小和硅膜片厚度的增加而偏离固支模型。引入固支边界条件偏离度β对偏离程度进行量化分析。制作了三种不同规格的传感器进行压力实验研究。实验结果显示，实际测量得到的传感器芯片满量程腔长变化量与有限元数值计算的结果基本吻合，使用该有限元模型设计传感器芯片可将满量程腔长变化量误差降低到13.4%以下。传感器最大量程达到105 MPa，满量程测量精度均优于0.100%。
光纤光学 光纤传感器 高压传感器 有限元仿真 法布里-珀罗腔 海洋应用
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 光纤传感研究所, 天津 300072
2 堪萨斯大学电气工程与计算科学系, 堪萨斯州 劳伦斯 66045, 美国
3 国家海洋技术中心, 天津 300112
提出了基于液晶相位延迟的用于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)激发源的斯托克斯光的快速宽范围波长电调谐方法。数值仿真分析了脉冲的峰值功率和光子晶体光纤(PCF)长度对光孤子自频移(SSFS)频移量的影响, 计算结果表明对2 m长的PCF, 注入光脉冲的峰值功率为2.7 kW时, 可探测波数为3509 cm-1。基于液晶相位延迟器构建了快速波长调谐装置并搭建了实验系统, 实验结果表明波长切换响应时间可达0.165 ms, 对1.98 m长的PCF注入峰值功率范围为0.108~2.517 kW的光脉冲时, 基阶孤子中心波长调谐范围为807~1064 nm, 理论可探测波数范围为432~3422 cm-1。
激光器 光孤子自频移 波长调谐 相干反斯托克斯拉曼散射 光子晶体光纤
为了适应TFTLCD小型化与窄边框化以及在面板布线精细化的趋势，提高工艺设计富裕量以及增加面板的实际利用率，之前做过钝化层沉积工艺优化来减小液晶面板阵列工艺中连接像素电极与漏极的过孔尺寸的研究。本文在此基础上进行过孔刻蚀工艺的优化，从而最终达到进一步减小过孔尺寸实现TFTLCD小型化与窄边框化的趋势。通过设计实验考察了影响过孔大小刻蚀主要影响因素(功率、压强、气体比率、刻蚀速率选择比)。实验结果表明，在薄膜沉积优化的基础上可使过孔的尺寸再降低10%～20%。对其进行了良率检测与工艺稳定性评价，最终获得了过孔尺寸减小的方案，并成功导入到产品生产中，从而提高了产品品质。
钝化层 刻蚀 过孔 passivation layer etch via hole
